CN110057633A - 一种离线全自动智能制样系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离线全自动智能制样系统，包括：一级破碎单元、定质量缩分单元、全水缩分单元、二级破碎干燥单元、缩分干燥单元、制样粉碎单元、自动封装单元、电气控制单元、除尘单元。所述一级破碎单元、定质量缩分单元、全水缩分单元、二级破碎干燥单元、缩分干燥单元、制样粉碎单元依次设置。本发明的目的是提供一种离线全自动智能制样系统，改变原有的传统人工制样方式，实现制样环节的智能化、自动化管控，从对人的监督管理转变为对设备的维护管理，实现了管理工作程序化、规范化。

Description

一种离线全自动智能制样系统

技术领域

本发明涉及煤样监测技术领域，尤其涉及一种离线全自动智能制样系统。

背景技术

传统燃料管理，采、制、化是最基本也是最重要的三个环节，通常都依靠人工完成。这一方面造成人力成本高、效率低下，另一方面也留下了很大的管理漏洞，容易滋生寻租空间。特别是制样环节，始终处于半自动状态，工人们通常都是拿着采样桶颠来倒去，不但劳动强度高，而且周期长、精确度差。水分和细粉损失较大，制样精密度难以保证，常有偏倚发生。煤炭是一种组成复杂的混合物，煤炭中游离矿物质的存在、不同粒度的分布及物理偏析作用使煤炭质量特性存在很大的变异性，如按方差计，采样误差占80％，制样占16％，化验占4％，因此煤炭制样工作非常重要。

随着现代化工业的发展和自动采样制样系统的快速推出，使得以电厂为首的用煤大户能实现生产过程中，自动控制入炉煤水分、灰分、发热量的高精确度要求。采样、制样与分析是获得可靠煤质检测结果的一个相互关联又相对独立的环节，任何一个环节上的差错，都将会给最终分析结果带来不利影响，其中影响最大的是采样，其次就是制样。影响制样精密度的主要因素有制样流程适用性、缩分方法、缩分后留样量、制样设备和器具的性能和制样污染等。

目前，国内多数入厂煤制样均采用传统人工制样方式，难以满足国标 GB/T19494.2-2004《煤炭机械化采样第2部分：煤样的制备》和GB474-2008 《煤样的制备方法》等标准要求，主要存在以下问题：1、制样流程以获得足够的取样方差和不过大的留样量为原则，力求简单适用。制样程序设计复杂，将增加工作量和增加缩分误差的可能性。制样程序过于简单，则不能满足粒度与缩分后留样量条件，也会增加缩分误差。而人工制样流程因操作人员的操作手法、操作要领的掌握程度、操作要求的执行力度等不同，导致随意性大，影响制样的重现性，使得取样结果不稳定；2、为了缩短制样时间减少水分损失和劳动强度，人工制样过程中，往往省略留样的称量，造成留样重量不可控。若缩分后留样量不足，则增大缩分误差使得制样精密度降低；3、制样设备、器具性能不合要求时人工不能察觉，如破碎机筛板筛孔变形、破碎部件磨损，使留样的粒度过大，单位重量内的颗粒数减少，影响留样的代表性；4、人工制样过程中，每次破碎缩分前后，必须对设备、器具及缩分地点等进行清扫，而制样过程中，劳动强度大，很难每个环节都把控到位，煤样很容易被污染，使得制样误差增大；5、人工制样环境条件较差，高粉尘、高噪音、影响操作人员的健康；

综上所述，目前的人工制样方式，制样质量也难以得到充分保证、难管理、制样劳动强度大、效率低，已严重影响电力生产的经济性、安全性并极易使供需双方产生纠纷。因此,使用智能制样系统自动制样是十分有必要的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种离线全自动智能制样系统，改变原有的传统人工制样方式，实现制样环节的智能化、自动化管控，从对人的监督管理转变为对设备的维护管理，实现了管理工作程序化、规范化。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种离线全自动智能制样系统，包括：

一级破碎单元，用于将煤样破碎至第一目标粒径；

定质量缩分单元，用于将从一级破碎单元出来的煤样截取煤流全断面作为留样；

全水缩分单元，用于对煤样进行缩分取全水样；

二级破碎干燥单元，用于对煤样进行破碎至第二目标粒径，以及进行低温快速干燥；

缩分干燥单元，用于将煤样进行旋转缩分，以及进行低温快速干燥；

制样粉碎单元，用于对煤样进行制样，并将粉碎好的样品快速带离粉碎腔，运用自沉集TM技术进行样品收集；

自动封装单元，用于将煤样封装，并根据智能化管理系统提供的煤质信息对煤样瓶电子芯片进行编码；

电气控制单元，用于实时反馈系统各环节运行状况，故障、煤种、时间、班号、操作者、包装喷码等信息显示，接受PLC传送的数据及各种有关的信息；

除尘单元，用于对制样过程、传输过程的粉尘沉降到指定收集装置，方便人工清理。

所述一级破碎单元、定质量缩分单元、全水缩分单元、二级破碎干燥单元、缩分干燥单元、制样粉碎单元依次设置。

优选地，所述一级破碎单元由上料皮带、锤式破碎机、电控系统组成；所述上料皮带设有除铁装置，所述上料皮带两侧设置有挡边，两端头均有清扫装置；所述锤式破碎机腔体为圆柱形，锤头为活动式，所述锤头与筛板呈齿状配合，所述锤式破碎机入料口迎击面设置清扫机构，入料口背板处设置迎料圆盘和清扫挡杆；所述电控系统中设置驱动电机电流、转速检测装置。

优选地，还包括样品链斗输送单元，所述样品链斗输送单元采用Z字链斗提升机，所述Z字链斗提升机用于实现循环转动，将承装在料斗中的物料在出料口倒出。

优选地，还包括旋转缩分机，所述旋转缩分机包括风透低温快速干燥腔激振器、除尘接口，所述旋转缩分器的缩分比为1/4。

优选地，二级破碎干燥单元、缩分干燥单元采用风透式低温快速干燥技术进行煤样的干燥预处理。

优选地，所述自动封装单元的包装瓶采用结实耐磨的HDPE(高密度聚丙乙烯)制作，所述煤样瓶盖内安装有电子芯片。

本发明的优点在于：

本发明的一种离线全自动智能制样系统，使制样过程全自动化，可无人值守，且整个过程符合国标要求，无实质性偏倚。使制样技术取得实质性改善，达到规范化、标准化的要求。满足煤炭供需双方科学、公正、按质计价的需要，真正替代目前入厂或外销煤人工制样，减轻工人劳动强度，提高劳动生产率，减少制样过程中的人为因素，从源头上把好外购煤炭入厂关，减少不必要的损失，实现科学高效管理，发挥较大的社会效益。

减少制样时间，降低全水分留样水分损失、提高工作效率。根据煤样质量的大小不同，制样间隔平均15min，每个工作日(8h)最多可制备32个样，相比人工制样，效率成倍提升且劳动强度大幅降低。

本发明实现了6mm样品、3mm样品的分类、分数量制备，同时自动封装、自动编码，自动记录制样信息，并把相关的信息传入“燃料管理信息系统”；

本发明专门制作了“样品中转柜”，实现了样品的自动存储功能，同时设置“指纹识别”系统，实现专人取样，并记录相关人员的身份信息；

本发明采用了风透式低温快速干燥技术进行煤样的干燥预处理，与传统干燥方式相比，速度快、效率高，相比于红外干燥技术，可最大限度保证样品的物理特性，相比于鼓风干燥模式，干燥效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种离线全自动智能制样系统的结构框图。

其中：

1、一级破碎单元，2、定质量缩分单元，3、全水缩分单元，4、二级破碎干燥单元，5、缩分干燥单元，6、制样粉碎单元，7、自动封装单元，8、除尘单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种离线全自动智能制样系统，包括：一级破碎单元，用于将煤样破碎至第一目标粒径，自动制样入料口设置人工入料口和机械自动采样自动入料口，而这均能实现样品信息的自动输入。

为保证后级样品缩分留样量符合国家标准，系统通过两种形式确定缩分比。其一客户预估来样重量，通过上料皮带上的来料档位按钮选择合适的重量区间进行制样，保证后级缩分留样量。其二为将单个总样通过系统配置的称量台秤称量后，称量数据上传自动制样系统，从而自动调整缩分比，保证留样质量。

一级破碎单元由上料皮带、锤式破碎机、电控系统组成，设备布置于自动制样系统前级，用于将样品破碎至6mm，再通过后续皮带缩分机对样品进行缩分。

上料皮带设有除铁装置，可清除样品中的铁件杂质。皮带侧面采用全挡边设计，两端头均有清扫装置，可杜绝煤样在输送过程中的漏煤现象。顶盖板与机架连接采用搭扣试设计，拆装方便，维修性好。

锤式破碎机，腔体为圆柱形，锤头为活动式，锤头与筛板呈齿状配合，锤头能进行自清扫。另外，在入料口迎击面设置清扫机构，采用伞旋TM技术，在入料口背板处设置迎料圆盘和清扫挡杆，通过迎料圆盘自旋与清扫档杆刮擦实现煤样的自清扫，使之无法粘附、积累，从而避免入料口搭桥“堵死”。

控制系统中设置驱动电机电流、转速检测装置，反馈破碎机的实时工作情况，与给料皮带机速度实现闭环控制，处理量保持在安全范围内，使破碎机不堵死。

底开门分矿留样机是全自动制样中采样与自动制样连接部分关健设备。其在分矿留样机的基础上进行改进，能实现矿样分离、储存、称重、密封、自动卸料等功能。

设备可配置双进料口，使用一份实验样品并缓存一份平行样品，以保证样品的完整性；配置称重机构，可时时监控桶内煤样的重量，称重精度可达±2％。通过称量数据分析，可指导下级缩分比调节，保证缩分精度；采用桶压盖试设计，桶在不转的情况下，密封盖板是处于压紧状态，从最大程度上减少煤样水分。设备处在环境温度28.4～29℃，湿度60％，放置24小时，煤样水分损失为0.07％～0.13％(对比无密封盖板，水分损失达0.2％)；底开门式卸料方式，桶底设计刮扫装置，卸料充分、残留率低，卸料残留量≤2％。

Z字链斗提升机主要适用于样品的垂直提升功能，同时可实现平行传输。其原理为若干个料斗组成的链带通过驱动机构实现循环转动，将承装在料斗中的物料在出料口倒出。进料口均配置有振动给料器，使得物料均匀的进入料斗中，保证不堵样。

模块化设计，系统内各输送及其输送能力与下级环节一致，运行稳定，无漏煤现象；输送完成后可进行自清扫，并可自动监测系统运行状态，提示进行常规保养；全封闭式设计，水分损失小；配有除尘口，可连接除尘设备，有效降低粉尘污染。

定质量缩分单元，用于将从一级破碎单元出来的煤样截取煤流全断面作为留样；取全水之前的缩分，适应水分高，防粘堵，采用皮带缩分方式缩分采用皮带刮扫式缩分，煤样从破碎机出来后，在皮带机上均匀输送中，截取煤流全断面作为留样。缩分比通过调整缩分器动作间隔时间调整。

配置有煤流整形装置，采用电机驱动，具有整形效果好，无残留等特点。

①缩分比符合煤样缩制时其最小重量与粒度级的关系。

②缩分部件缩分精度偏差符合国家标准的要求，缩分比在满足留样量与粒度关系的前提下可以在1/4-1/32的范围内进行调节。

③缩分比通过调整刮扫器动作间隔时间可调，每个子样刮扫次数不少于 4次，每个总样刮扫次数不少于60次。

全水缩分单元，用于对煤样进行缩分取全水样；旋转缩分器的缩分比为 1/4，分别输出一个用于四分的3mm待干燥制粉煤样和≥700g的3mm存查样。风透低温快速干燥腔激振器配置、有运行状态检测和除尘接口，全面保证系统运行顺畅。

二级破碎干燥单元，用于对煤样进行破碎至第二目标粒径，以及进行低温快速干燥；3mm锤式破碎机为带伞旋的卧式锤式破碎机，可使得水分损失少，无样品残留；配有自动给料装置，可自动控制给料速度，处理能力强 (300-400kg/小时)，高度自动化，效率高；系统能有效避免同类设备破碎后样品易剥片、成饼的现象，过筛率完全符合国标要求；全封闭式设计，物料损失少；且配有除尘口，可连接除尘设备，有效降低粉尘污染。

缩分干燥单元，用于将煤样进行旋转缩分，以及进行低温快速干燥；

制样粉碎单元，用于对煤样进行制样，并将粉碎好的样品快速带离粉碎腔，运用自沉集TM技术进行样品收集；

系统中在线干燥主要包括：6mm低温快速干燥及3mm低温快速干燥。

采用独创的风透式低温快速干燥技术进行煤样的干燥预处理，与传统干燥方式相比，速度快、效率高，相比于红外干燥技术，可最大限度保证样品的物理特性，相比于鼓风干燥模式，干燥效率更高。

样品干燥完成后可在设备内直接进行空气平衡，随后即可直接用于制粉，无需按照传统的干燥方式，首先将样盘从烘箱拿出，然后将样品平摊，减少人工干预的同时，操作更加便捷。

干燥温度在室温-60℃之间可控，用户可根据需求任意设置控温点、干燥时间，样品完整性、代表性符合国标要求。

高收集率自动制粉：采用“撞击式自动制粉方式，即高速旋转的煤粒与粉碎腔内壁齿状结构不断碰撞，旋转气流将粉碎好的样品快速带离粉碎腔(旋转气流具备自清理功能)；并运用自沉集TM技术进行样品收集(粉样通过重力作用下落，外加振动克服静电阻力，达到高收集率的效果)。系统制粉收集率大于95％、过筛率100％、样品代表性好。

为了保证100％的过筛率，设置有0.2mm筛网。通过筛网的过滤，没有达到粒度要求的煤样将在腔体内进行重复粉碎，直到通过筛网为止。

在高速旋转气流的带动下，粉碎腔无粘附无残留。(研磨式可能有结饼、粘附现象)；粉碎腔含筛网，样品边粉碎边过筛(粉碎完成的样品能及时脱离粉碎腔)，并靠重力作用自沉降式收集，样品收集率高(95％以上)，过筛率100％。

自动封装单元，用于将煤样封装，并根据智能化管理系统提供的煤质信息对煤样瓶电子芯片进行编码；

样品包装单元(含编码)系统能将全水分煤样、存查煤样、一般分析煤样封装，并根据智能化管理系统提供的煤质信息对煤样瓶电子芯片进行编码。所有样品均一瓶一号，不出现重复随机码，有效防止错样、丢样现象的发生。封装编码后的煤样瓶只能通过终端识别系统解码才能识别煤质信息，杜绝人为因素干扰。包装瓶采用结实耐磨的HDPE(高密度聚丙乙烯)制作，可重复使用，方便运输和储存。煤样瓶盖安装有电子芯片，包装过程中扫描对应的电子芯片，软件记录好对应的标识，扫码识别率高。

瓶装系统外框部分采用有机玻璃(透明)进行全密封处理，结合除尘系统可有效避免扬尘，以确保现场的生产环境。采用智能进出瓶控制，有效提高产能，可实现无瓶不充填、倒瓶不充填等功能。

电气控制单元，用于实时反馈系统各环节运行状况，故障、煤种、时间、班号、操作者、包装喷码等信息显示，接受PLC传送的数据及各种有关的信息；

独有的远程监控与诊断系统，可实时反馈系统各环节运行状况，在出现故障前，售后人员可视情况提前服务，缩短响应时间，降低系统故障率，提高可靠性。

核心部件选用可编程控制器(PLC)，性能可靠，安全稳定。高低压电气元件选用西门子、施耐德品牌，电路标准化设计，确保设备运转效率。

系统设有手动/自动二种方式供用户选择。人机交互操作平台采用上位机 /触摸屏，用来进行数据参数和变量设定、控制过程的状态以及报警和提示信息的显示。上位机选用工控机，确保电脑的防尘、防震、抗静电性能。

上位机软件提供标准的通讯接口，与PLC及电厂自动识别系统相互通讯，实现故障、煤种、时间、班号、操作者、包装喷码等信息显示。

操作人员可通过上位机随时掌握现场情况，及时处理各种问题，也能根据实际需要进行设置操作，接受PLC传送的数据及各种有关的信息。

上位机操作设置管理权限，将操作、维护、管理分开，要求在管控中心实现对设备的远程控制，保证可靠的外接数据交换接口。

控制系统接收管控中心提供的车辆编号、矿点、煤种、煤样编码、启动指令、紧急停机指令等。

控制系统反馈给管控中心以下数据：制样时间、制样流水号、制样完成反馈、制样机故障信息等。

提供与集中管控系统的软件接口，管控中心可给制样装置控制系统发出总的启停指令，整个制样装置内部的启停顺序按照原设计工艺保留不变，由制样设备控制系统进行控制，若燃料智能化系统故障，原制样装置控制系统能正常独立工作。具备分级管理权限设置功能，操作、维护、管理权限分级，有效提升管理水平。

独有的远程监控与诊断系统，可实时反馈系统各环节运行状况，在出现故障前，售后人员可视情况提前服务，缩短响应时间，降低系统故障率，提高可靠性；采用PLC、人机界面、工控机智能组合控制模式，操作简单、便捷；具备分级管理权限设置功能，操作、维护、管理权限分级，有效提升管理水平。

除尘单元，用于对制样过程、传输过程的粉尘沉降到指定收集装置，方便人工清理。

全自动制样机设备配置专门环保除尘系统，保证除尘效果。自动制样机内部具备环保除尘设备，保证制样过程、传输过程无煤样煤粉漏出情况发生。除尘主机要设置有自动排灰装置，收集的粉尘沉降到指定收集装置，方便人工清理。吸尘口数量满足现场需要，提高除尘效果。设备外罩内应有总体吹扫与负压吸尘功能。

所述一级破碎单元、定质量缩分单元、全水缩分单元、二级破碎干燥单元、缩分干燥单元、制样粉碎单元依次设置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种离线全自动智能制样系统，其特征在于，包括：

一级破碎单元，用于将煤样破碎至第一目标粒径；

定质量缩分单元，用于将从一级破碎单元出来的煤样截取煤流全断面作为留样；

全水缩分单元，用于对煤样进行缩分取全水样；

二级破碎干燥单元，用于对煤样进行破碎至第二目标粒径，以及进行低温快速干燥；

缩分干燥单元，用于将煤样进行旋转缩分，以及进行低温快速干燥；

制样粉碎单元，用于对煤样进行制样，并将粉碎好的样品快速带离粉碎腔，运用自沉集TM技术进行样品收集；

自动封装单元，用于将煤样封装，并根据智能化管理系统提供的煤质信息对煤样瓶电子芯片进行编码；

电气控制单元，用于实时反馈系统各环节运行状况，故障、煤种、时间、班号、操作者、包装喷码等信息显示，接受PLC传送的数据及各种有关的信息；

除尘单元，用于对制样过程、传输过程的粉尘沉降到指定收集装置，方便人工清理。

所述一级破碎单元、定质量缩分单元、全水缩分单元、二级破碎干燥单元、缩分干燥单元、制样粉碎单元依次设置。

2.根据权利要求1所述的一种离线全自动智能制样系统，其特征在于，所述一级破碎单元由上料皮带、锤式破碎机、电控系统组成；所述上料皮带设有除铁装置，所述上料皮带两侧设置有挡边，两端头均有清扫装置；所述锤式破碎机腔体为圆柱形，锤头为活动式，所述锤头与筛板呈齿状配合，所述锤式破碎机入料口迎击面设置清扫机构，入料口背板处设置迎料圆盘和清扫挡杆；所述电控系统中设置驱动电机电流、转速检测装置。

3.根据权利要求1所述的一种离线全自动智能制样系统，其特征在于，还包括样品链斗输送单元，所述样品链斗输送单元采用Z字链斗提升机，所述Z字链斗提升机用于实现循环转动，将承装在料斗中的物料在出料口倒出。

4.根据权利要求1所述的一种离线全自动智能制样系统，其特征在于，还包括旋转缩分机，所述旋转缩分机包括风透低温快速干燥腔激振器、除尘接口，所述旋转缩分器的缩分比为1/4。

5.根据权利要求1所述的一种离线全自动智能制样系统，其特征在于，二级破碎干燥单元、缩分干燥单元采用风透式低温快速干燥技术进行煤样的干燥预处理。

6.根据权利要求1所述的一种离线全自动智能制样系统，其特征在于，所述自动封装单元的包装瓶采用结实耐磨的HDPE(高密度聚丙乙烯)制作，所述煤样瓶盖内安装有电子芯片。